CN101499254A

CN101499254A - 在显示系统中使用温度检测器减少热漂移现象

Info

Publication number: CN101499254A
Application number: CNA2008100053395A
Authority: CN
Inventors: 蔡瑞原; 陈思平
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-05

Abstract

本发明提供一种具有温度补偿功能的模拟前端装置，该模拟前端装置包含一带隙电压参考电路、一时钟产生器、一温度补偿电路、一至三个转换电路、以及一同步在绿电路。温度补偿电路用来检测该模拟前端装置的温度变化，当温度改变时，即动态补偿带隙电压参考电路、时钟产生器、或同步在绿电路，以控制该模拟前端装置所产生的热漂移现象。

Description

在显示系统中使用温度检测器减少热漂移现象

技术领域

本发明涉及一种具有温度补偿功能的模拟前端(analog front end)装置，以解决电路中因为温度变化所产生的热漂移(thermal drift)现象。

背景技术

传统显示系统的模拟前端装置分为二大类，第一类是不需解码器(decoder)的液晶显示控制器(liquid crystal display controller)所用的模拟前端装置，用以接收从电脑的显示卡(VGA card)输出的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)三个图像模拟信号。第二类是需解码器的视频(video)解码器所用的模拟前端装置，用以接收从谐调器(tuner)、或数字视频影碟播放机(DVD player)传来的信号。而上述信号又分为下列三种信号：第一种是AV端子信号，只包含一条CVBS信号线；第二种是S端子信号，包含Y(brightness)、C(color)两条信号线；第三种是色差端子信号，包含Y、Pr、Pb三条信号线。

图1为传统模拟前端装置的架构示意图。模拟前端装置100包含一带隙电压参考电路(bandgap voltage reference)130、一时钟产生器(clockgenerator)140、以及一至三个相同的转换电路150。每一转换电路150又包含一箝位器(clamper)101(111、121)、一输入缓冲器(input buffer)102(112、122)以及一模拟至数字转换器(analog to digital converter，ADC)103(113、123)。以液晶显示控制器所用的模拟前端装置为例，即需要三个转换电路150，用以将R、G、B三个图像模拟信号分别转换为D1、D2、D3三个数字信号。每一转换电路150先利用箝位器101(111、121)来作为信号的直流(DC)电平的校正，并利用输入缓冲器102(112、122)将信号缓冲之后，再馈入模拟至数字转换器103(113、123)。时钟产生器140接收水平同步(horizontalsynchronization，HS)信号，或垂直同步(vertical synchronization，VS)信号，以提供一周期性的时钟信号CLK给模拟至数字转换器103(113、123)作为取样用。带隙电压参考电路130则产生一参考电压V_ref，以提供输入缓冲器102(112、122)用来调整增益(gain)与偏移电压(offset voltage)，或者提供模拟至数字转换器103(113、123)用来调整全幅(full scale)电压或偏压(bias)电流。

一般而言，集成电路(integrated circuit，IC)内部通常可分为数字电路及模拟电路，数字电路正常不具温度漂移现象，然而模拟电路则具有温度漂移现象，例如电压会随着温度变化而变化，频率也会随温度变化而变化。在显示系统控制器(包含上述液晶显示控制器与视频解码器两者)的应用上，使用者会希望系统在刚开机的时候(温度较低)和使用过一段时间之后(温度较高)，系统的特性能够维持一样，例如显示的颜色要一致、模拟至数字转换器103(113、123)的最佳取样点(good phase number)也要一致，换句话说，箝位器101(111、121)、模拟至数字转换器103(113、123)、时钟产生器140及相关电路(例如同步在绿(synchronization on green，SOG)电路)不可以有热漂移现象。

传统上，在模拟电路设计时会使用许多技巧去解决温度漂移的现象，例如产生不随温度变化的电压(如带隙电压)、不随温度变化的电流等方法去减少箝位器101(111、121)、模拟至数字转换器103(113、123)、时钟产生器140及相关电路的热漂移现象，但是，这些方法在改善热漂移现象的效果上并不明显，且相当浪费硬件的耗费。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的为提供一种具有温度补偿功能的模拟前端装置，以解决显示系统中因为温度变化所产生热漂移的现象。

依据本发明的实施例，其公开一种具有温度补偿功能的模拟前端装置，而该模拟前端装置包含一带隙电压参考电路、一时钟产生器、一温度补偿电路以及一至三个转换电路，该转换电路用以接收至少一图像模拟信号，并产生至少一数字信号。每一转换电路又包含一箝位器、一输入缓冲器以及一模拟至数字转换器，用以将图像模拟信号转换为数字信号。温度补偿电路对该模拟前端装置实施温度检测，当该模拟前端装置的温度改变时，输出至少一补偿信号至该模拟前端装置，由此对该模拟前端装置进行动态补偿处理，以控制该模拟前端装置所发生的热漂移现象。

在本发明的第一实施例中，温度补偿电路会产生第一补偿信号与第二补偿信号，用以设定时钟产生器与带隙电压参考电路相关的寄存器(register)，以改变最佳取样点，并且改变模拟至数字转换器的全幅电压或偏压电流，甚至是输入缓冲器的增益(gain)与偏移(offset)电压。在本发明的第二实施例中，温度补偿电路在该模拟前端装置的温度改变时，即动态补偿带隙电压参考电路、时钟产生器、甚至是同步在绿电路，以控制该模拟前端装置所产生的热漂移现象。

附图说明

图1为传统模拟前端装置的架构示意图。

图2为本发明具有温度补偿功能的模拟前端装置的第一实施例。

图3为第一实施例中，温度补偿电路的详细架构图。

图4是本发明的实施例中，温度补偿表的一个例子。

图5为本发明具有温度补偿功能的模拟前端装置的第二实施例。

图号说明：

100模拟前端装置

200、500具有温度补偿功能的模拟前端装置

101、111、121箝位器102、112、122输入缓冲器

103、113、123模拟至数字转换器

130带隙电压参考电路

140时钟产生器150转换电路

210温度补偿电路311温度感测器

312动态补偿电路400温度补偿表

510同步在绿电路

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明具有温度补偿功能的模拟前端装置的第一实施例。本发明为设置于显示系统控制器中(包含上述液晶显示控制器与视频解码器IC)，具有温度补偿功能的模拟前端装置200，其包含一温度补偿电路210、一带隙电压参考电路130、一时钟产生器140以及至少一个转换电路150。而温度补偿电路210用来对该模拟前端装置200实施温度检测，当模拟前端装置200的温度改变时即产生一第一补偿信号C1与一第二补偿信号C2，以分别传送至带隙电压参考电路130与时钟产生器140，带隙电压参考电路130即依据第一补偿信号C1来调整参考电压，防止该参考电压因温度变化所产生的热漂移现象，另外，时钟产生器140则依据第二补偿信号C2来调整其时钟信号，防止该参考电压因温度变化所产生的热漂移现象，以得到最佳取样点。图3为第一实施例中，温度补偿电路210更详细的架构图。温度补偿电路210包含一温度感测器311与一动态补偿电路312，温度感测器311用来对模拟前端装置200作温度感测，以产生一感测结果信号So。动态补偿电路312则根据感测结果信号So，采取适当的动态补偿处理后，产生第一补偿信号C1与第二补偿信号C2。

在本发明的第一实施例中，动态补偿电路312是以固件(firm ware)来实施，根据预先建好的温度补偿表400(如图4所示)，利用查表(lookup table)方式快速将温度变化时的相对应的参数求出。温度补偿表400是建构本发明的温度补偿表的一个例子，本发明不以此为限。温度补偿表400包含四个栏位：温度、最佳取样点、模拟至数字转换器所转换的全幅电压(full scale)、以及模拟至数字转换器所转换的偏压电流。假设模拟前端装置200正常工作的温度是摄氏50度，模拟至数字转换器103(113、123)的最佳取样点N_phase为第15点(假设一阶共有32点)、正常的全幅电压为1伏特(V)、偏压电流为30毫安培(mA)，感测结果信号So是温度感测器311所测量的温度的高低，当装置200的温度上升或下降不超过5度时，动态补偿电路312的温度补偿不会发生。当装置200的温度上升超过5度(例如摄氏60度)时，因模拟至数字转换器103(113、123)的特性变差，模拟至数字转换器103(113、123)的全幅电压与偏压电流皆变小，最佳取样点从第15点偏移到第13点，导致显示系统画面的不稳定或晃动。此时，动态补偿电路312收到感测结果信号So后，依据目前的温度(摄氏60度)查询温度补偿表400，找出相对应的参数，也就是将目前的最佳取样点N_phase加2，以及将模拟至数字转换器103的全幅电压与偏压电流拉大至1.1V与35mA。动态补偿电路312利用查询到的参数，产生第一补偿信号C1(目前的最佳取样点N_phase加2)与第二补偿信号C2(将模拟至数字转换器103的全幅电压与偏压电流拉大至1.1V与35mA)，来设定时钟产生器140与带隙电压参考电路130相关的寄存器(register)，以期将最佳取样点N_phase调回到第15点，并将模拟至数字转换器103(113、123)变差的特性补偿回来，以避免因为温度变化所产生热漂移的现象。

值得注意的是，本发明主要系根据改善热漂移的元件来调整温度补偿表400的内容，以上述的例子而言，其改善热漂移的元件为时钟产生器140与模拟至数字转换器103(113、123)。如果改善热漂移的元件为输入缓冲器102时，动态补偿电路312即可利用第二补偿信号C2来设定带隙电压参考电路130相关的寄存器，来调整或补偿输入缓冲器102(112、122)的增益与偏移电压。此外，本发明的动态补偿电路312亦可以硬件方式来实施。

以一般的显示系统控制器而言，具有同步在绿(synchronization on green，SOG)电路的液晶显示控制器的热漂移状况最为明显。当同步在绿电路发生热漂移时，其中的直流电平就会上下移动，使得HS信号改变甚至导致最佳取样点的改变，进而导致画面的晃动或不稳定。因此将本发明应用在具有同步在绿电路的液晶显示控制器的改善效果也最为显著。图5为本发明的第二实施例的架构示意图。本发明配置在液晶显示控制器的模拟前端系统500包含一同步在绿电路510、一温度补偿电路210、一带隙电压参考电路130、一时钟产生器140以及三个转换电路150。三个转换电路150分别接收R、B、同步在绿(SOG＝G+HS+VS)三个模拟信号后，分别转换为D1、D3、D2三个数字信号。其中一个转换电路150与同步在绿电路510同时接收SOG模拟信号，同步在绿电路510从SOG模拟信号中取出(extract)HS+VS信号，再传给时钟产生器140做进一步的处理。其他电路的运作与第一实施例相同，不再重复说明。在本实施例中，亦可调整温度补偿表400的内容，使得动态补偿电路312利用第二补偿信号C2来设定带隙电压参考电路130相关的寄存器，来调整或补偿同步在绿电路510的电压，以解决或避免显示系统中因为温度变化所产生热漂移的现象。

本发明虽以显示系统控制器中的模拟前端装置作为说明的实施例，但本发明的温度补偿电路亦可用于其他的模拟应用装置中，例如，运算放大器，模拟至数字转换器，数字至模拟转换器，电压调节器(Regulator)...等，该些模拟电路用来处理模拟信号，且需要较精确的参考电压或时钟信号以增加电路的稳定性，因此，利用温度补偿电路补偿参考电压或时钟信号，使得该模拟应用装置减少热漂移所造成的影响，亦属本发明的范畴。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，本领域技术人员可进行各种变形或变更。

Claims

1.一种模拟前端装置，包含：

一参考电压产生电路，用来产生一参考电压；

一时钟产生器，用来产生一时钟信号；

一箝位器，用来调整一模拟信号的直流电平，以产生一第二模拟信号；

一缓冲器，用来缓冲该第二模拟信号，以输出一缓冲信号；

一模拟至数字转换器，接收该参考电压与该时钟信号，用来将该缓冲信号转换成一数字信号；以及

一温度补偿电路，用来产生一补偿信号至该参考电压产生电路及该时钟产生器至少其中之一。

2.如权利要求1所述的模拟前端装置，其中该时钟产生器接收一水平同步信号或一垂直同步信号，以产生该时钟信号。

3.如权利要求1所述的模拟前端装置，被设置在一液晶显示控制器之中。

4.如权利要求1所述的模拟前端装置，被设置在一视频解码器之中。

5.如权利要求1所述的模拟前端装置，其中该补偿信号更包含一第一补偿信号与一第二补偿信号，而该参考电压产生电路依据该第一补偿信号来调整该参考电压，且该时钟产生器依据该第二补偿信号来调整该时钟信号。

6.如权利要求1所述的模拟前端装置，其中该温度补偿电路包含：

一温度感测器，用以感测该模拟前端装置的温度，以产生一感测结果信号；以及

一动态补偿电路，根据该感测结果信号，产生该补偿信号。

7.如权利要求6所述的模拟前端装置，其中该动态补偿电路利用查表法以固件或硬件方式实施。

8.如权利要求6所述的模拟前端装置，其中当该模拟前端装置中的温度改变超过一临界值时，该动态补偿电路利用该补偿信号来设定该参考电压产生电路，以调整该模拟数字转换器的全幅电压。

9.如权利要求6所述的模拟前端装置，其中当该模拟前端装置中的温度改变超过一临界值时，该动态补偿电路利用该补偿信号来设定该参考电压产生电路，以调整该模拟数字转换器的偏压电流。

10.如权利要求6所述的模拟前端装置，其中当该模拟前端装置中的温度改变超过一临界值时，该动态补偿电路利用该补偿信号来设定该参考电压产生电路，以调整该缓冲器的增益或偏移电压。

11.如权利要求6所述的模拟前端装置，其中当该模拟前端装置中的温度改变超过一临界值时，该动态补偿电路利用该补偿信号来设定该时钟产生器，以调整该模拟数字转换器的最佳取样点。

12.如权利要求6所述的模拟前端装置，更包含一个同步在绿电路，接收一同步在绿模拟信号后，取出其中的同步信号以产生该水平同步信号或该垂直同步信号。

13.如权利要求12所述的模拟前端装置，其中当温度改变超过一临界值时，该动态补偿电路利用该补偿信号来设定该参考电压产生电路，以调整该同步在绿电路的电压。

14.一种模拟应用装置，包含：

一参考电压产生电路，用来产生一参考电压；

一时钟产生器，用来产生一时钟信号；

一模拟电路，接收该参考电压及该时钟信号至少其中之一，用来处理一模拟信号以产生一输出信号；以及

一温度补偿电路，用来产生一补偿信号；

其中，该补偿信号用来补偿该参考电压及该时钟信号至少其中之一所产生的热漂移现象。

15.如权利要求14所述的模拟应用装置，其中该模拟电路包含：

一箝位器，用来调整该模拟信号的直流电平，以产生一第二模拟信号；

一缓冲器，用来缓冲该第二模拟信号，以输出一缓冲信号；以及

一模拟至数字转换器，接收该参考电压与该时钟信号，用来将该缓冲信号转换成一数字信号；

16.如权利要求14所述的模拟应用装置，其中该温度补偿电路包含：

一温度感测器，用来感测该模拟应用装置的温度，以产生一感测结果信号；以及

一动态补偿电路，根据该感测结果信号，产生该补偿信号。

17.如权利要求16所述的模拟应用装置，其中该动态补偿电路利用查表法以固件或硬件方式实施。

18.如权利要求16所述的模拟应用装置，其中当该模拟应用装置中的温度改变超过一临界值时，该动态补偿电路利用该补偿信号来设定该参考电压产生电路。

19.如权利要求16所述的模拟应用装置，其中当该模拟应用装置中的温度改变超过一临界值时，该动态补偿电路利用该补偿信号来设定该时钟产生器。

20.如权利要求14所述的模拟应用装置，其中该参考电压产生电路为一带隙电压参考电路。

21.如权利要求14所述的模拟应用装置，被设置在一液晶显示控制器之中。

22.如权利要求14所述的模拟应用装置，其中该模拟电路为一运算放大器。

23.如权利要求14所述的模拟应用装置，其中该模拟电路为一模拟至数字转换器。

24.如权利要求14所述的模拟应用装置，其中该模拟电路为一数字至模拟转换器。

25.如权利要求14所述的模拟应用装置，其中该模拟电路为一电压调节器。